混凝土冬期施工如何控制?有哪些重點要點,總結(jié)全了!
什么是冬期施工
根據(jù)JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》規(guī)定,當室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃時,即進入冬期施工。混凝土結(jié)構(gòu)工程應(yīng)采取冬期施工措施,并應(yīng)采取氣溫突然下降的防凍措施。
一、冬季混凝土工程施工的一般原理
混凝土拌合物澆筑后之所以逐漸凝結(jié)和硬化,直至獲得最終強度,是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外,主要是隨著溫度的高低而變化的。
當溫度升高時,水化作用加快,強度增長液較快;而當溫度降低到0℃時,存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰,逐漸由液相(水)變成固相(冰)。這時參與水泥水化作用的水減少了。因此,水化作用減慢,強度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降,當存在于混凝土中的水完全變成冰,也就是完全液相變?yōu)楣滔鄷r,水泥水化作用基本停止,此時強度就不在增長。
水變成冰后,體積約增大9%,同時產(chǎn)生約2500 kg/平方厘米的膨脹應(yīng)力。這個應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強度值,使混凝土收到不同程度的破壞(即早起受凍破壞)而降低強度。
此外,當水變成冰后,還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌,減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力,從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后,又會在混凝土內(nèi)部形成各種空隙,而降低混凝土的密實性及耐久性。
由此可見,在冬季混凝土施工中,水的形態(tài)變化是影響混凝土強度增長的關(guān)鍵,國內(nèi)外許多學者對水在混凝土中的形態(tài)進行大量的試驗。研究結(jié)果表明,新澆筑混凝土在凍結(jié)前有一段預養(yǎng)期,可以增加其內(nèi)部液相,減少固相,加速水泥的水化作用。試驗研究還表明,混凝土受凍前預養(yǎng)期愈長,強度損失愈小。
混凝土化凍后(即處在正常溫度條件下)繼續(xù)養(yǎng)護,其強度還會增長,不過增長的幅度大小不一。對于預養(yǎng)期長,獲得初期強度較高(如達到R28的35%)的混凝土受凍后,后期強度幾乎沒有損失。而對于安全預養(yǎng)期短,獲得初期強度比較低的混凝土受凍后,后期強度都有不用程度的損失。
由此可見,混凝土凍結(jié)前,要使其在正常溫度下有一段預養(yǎng)期,以加速水泥的水化作用,使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度,一般稱臨界強度,即可達到預期效果。對于臨界強度,各國規(guī)定取值不等,我國規(guī)定為不得低于設(shè)計強度等級的30%,也不得低于35千克每平方厘米。
(一)混凝土凍害的危害:
1.降低混凝土強度
2.造成混凝土裂縫
3.混凝土中鋼筋的銹蝕
4.降低混凝土耐久性能
(二)施工前的準備工作:
1.混凝土澆筑前應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪及垃圾,尤其是新老混凝土交接處(如梁柱交接處),但不得用水沖洗。
2.澆筑前應(yīng)準備好混凝土覆蓋用保溫材料,如塑料薄膜、彩條布、棉氈和草簾等,做好相應(yīng)的防凍保溫措施。并采取必要的擋風、封閉措施,以提高保溫效果。
3.不得在凍土層上進行混凝土澆筑,澆筑前,必須設(shè)法升溫使凍土消融?;炷两娱稌r,應(yīng)預熱舊槎,澆筑后加強保溫,防止接槎受凍。
4.如果混凝土的坍落度過小,不能滿足施工要求時,可在混凝土公司技術(shù)人員的指導下,使用外加劑調(diào)整,嚴禁用加水的辦法調(diào)整混凝土坍落度。
(三)混凝土澆筑:
1.為保證混凝土的澆筑質(zhì)量,防止溫度發(fā)生變化影響質(zhì)量,混凝土運至施工單位澆筑地點后應(yīng)盡快澆筑,宜在90min內(nèi)卸料;采用翻斗車運輸時,宜在60min內(nèi)卸料。
2.冬施期間泵車潤管水不得放入模板內(nèi);潤管用過的砂漿也不得放入模板內(nèi),更不準集中澆筑在構(gòu)件結(jié)構(gòu)內(nèi)。
3.在澆筑過程中,施工單位應(yīng)隨時觀察混凝土拌合物的均勻性和稠度變化。當澆筑現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度與要求發(fā)生變化時,應(yīng)及時與混凝土公司聯(lián)系,以便及時進行調(diào)整。進入澆筑現(xiàn)場的混凝土嚴禁隨意加水,更應(yīng)杜絕邊加水邊泵送澆筑的行為發(fā)生。
4.當樓板、梁、墻、柱一起澆筑時,先澆筑墻柱、混凝土沉實后,再澆筑梁和樓板。澆筑墻、柱等較高構(gòu)件時,一次澆筑高度以混凝土不離析為準,一般每層不超過500mm,搗平后再澆筑上層,澆筑時更注意振搗到位,使混凝土充滿試模,不在顯著下沉,無明顯氣泡排出。
5.分層澆注厚大的整體式結(jié)構(gòu)混凝土時,已澆注層的混凝土溫度在未被上一層混凝土覆蓋前不應(yīng)低于2℃。采用加熱養(yǎng)護時,養(yǎng)護前的溫度不得低于2℃。
6.混凝土的入模溫度不得低于5℃,澆注后,對混凝土結(jié)構(gòu)易凍部位,必須加強保溫以防凍害。
(四)適時合理的抹壓:
1.冬期混凝土初凝時間一般為8~12小時,終凝為12~16小時。因此應(yīng)適當把握好抹面時機,并在初凝前(用手輕按表面可留下指痕)進行二次抹面,可以減少表面裂縫?;炷翂?、柱等邊模的拆模時間應(yīng)適當延長,以避免表面發(fā)生脫皮等影響外觀質(zhì)量。
2.混凝土初凝前用刮尺趕平,用木抹子第一次抹面,初凝后到終凝前用鐵抹子碾壓表面數(shù)遍,將表面不均勻、不規(guī)則裂縫閉合,最后用收光抹子第二次抹面,閉合收水裂縫,隨后立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜,使混凝土內(nèi)蒸發(fā)的游離水積在混凝土表面進行保溫養(yǎng)護,在薄膜上再蓋草簾子。
(五)混凝土的養(yǎng)護:
1.混凝土經(jīng)過相關(guān)施工工藝處理后,應(yīng)及時覆蓋塑料薄膜并加蓋草簾、棉氈等保溫養(yǎng)護,以保證混凝土初凝前不受凍。根據(jù)施工工程部位及氣溫情況,可參照以下方法進行覆蓋:
當氣溫在0℃~5℃時,蓋一層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
當氣溫在-5℃~0℃時,蓋兩層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
當氣溫在-10℃~-5℃時,蓋三層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
當氣溫低于-10℃時,蓋四層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
低于-15℃時應(yīng)采用加溫和其他材料(如巖棉、苯板等)進行保溫,其保溫層厚度,材質(zhì)應(yīng)根據(jù)計算確定。
2.養(yǎng)護初期,派專人負責測溫并詳細記錄整個養(yǎng)護期的溫度變化,每晝夜最少四次測量混凝土和環(huán)境溫度以便發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施補救。
3.在模板外部保溫時,除基礎(chǔ)可隨澆筑隨保溫外,其它結(jié)構(gòu)須在設(shè)置保溫材料后方可澆筑混凝土。鋼模表面可先掛草簾、麻袋等保溫材料并扎牢然后再澆筑混凝土。
4.混凝土終凝后應(yīng)立即進行覆蓋保溫養(yǎng)護,按國家標準要求養(yǎng)護時間不得少于14天,若早期養(yǎng)護不到位,其28天強度將受很大影響。
5.拆模后的混凝土也應(yīng)及時覆蓋保溫材料,以防混凝土表面溫度驟降而產(chǎn)生裂縫。
(六)模板牢固,適時加荷、拆模:
1.拆模時混凝土必須達到規(guī)定的拆模強度,過早拆模、承重會導致混凝土表面撕裂產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量問題。在混凝土未達到1.2MPa前,不準在幼齡混凝土上面踩踏、支模和加荷。不要過早在樓板上進行施工作業(yè)或堆放重物,以減少或避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮變形裂縫。
2.混凝土拆模時要注意拆模式時間及順序,特別對于梁、墻板等結(jié)構(gòu)應(yīng)適當延長拆模時間,拆模后應(yīng)繼續(xù)進行養(yǎng)護。
3.模板和保溫層,應(yīng)在混凝土冷卻到5℃后方可拆除。未冷卻的混凝土有較高的脆性,所以結(jié)構(gòu)在冷卻前不得遭受沖擊或動力荷載的作用。當混凝土與外界溫差大于20℃時,拆模后的混凝土表面,應(yīng)臨時覆蓋,使其緩慢冷卻。
4.根據(jù)同條件養(yǎng)護的試塊強度決定拆模時間。
二、冬季混凝土施工方法
(一)冬季混凝土施工方法選擇從上述分析可以知道,在冬季混凝土施工中,主要解決三個問題:
1.如何確定混凝土最短的養(yǎng)護齡期;
2.如何防止混凝土早期凍害;
3.如何保證混凝土后期強度和耐久性滿足要求
實際工程中,要根據(jù)施工時的氣溫情況,工程結(jié)構(gòu)狀況(工程量、結(jié)構(gòu)厚大程度與外露情況),工期緊迫程度,水泥的品種及價格,早強劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格,保溫材料的性能及價格,熱源的條件等,來選擇合理的施工方法。
一般來說,對于同一個工程,可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案,應(yīng)當用最短的工期、最低的施工費用,來獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量,也就是工期、費用、質(zhì)量最佳化。目前基本上采用4種方法。
(二)冬季混凝土施工方法種類
1.調(diào)整配合比方法主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法:
(1)選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結(jié)果表明,應(yīng)使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且在早期放出強度最高,一般3天抗壓強度大約相當于普通硅酸鹽水泥的7天強度,效果較明顯。
(2)盡量降低水灰比,稍增水泥用量,從而增加水化熱量,縮短達到齡期強度的時間。
(3)摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下,加入引氣劑后生成的氣泡,相應(yīng)增加了水泥漿的體積,提高拌合物的流動性,改善其粘聚性及保水性,緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力,提高混凝土的抗凍性。
(4)摻加早強外加劑,縮短混凝土的凝結(jié)時間,提高早期強度。應(yīng)用較普通的有硫酸鈉(摻用水泥用量的2%)和MSF符合早強試水劑(摻水泥用量的5%)。
(5)選擇顆粒硬度和縫隙少的集料,使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相同。
2.蓄熱法主要用于氣溫-10℃左右,結(jié)構(gòu)比較厚大的工程。做法是:對原材料(水、砂、石)進行加熱,使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后,還儲備相當?shù)臒崃?,以使水泥水化放熱較快,并加強對混凝土的保溫,以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單,施工費用不多,但要注意內(nèi)部保溫,避免角部與外露表面受凍,且要延長養(yǎng)護臨期。
3.抗凍外加劑在-10℃以上的氣溫中,對混凝土拌合物摻加一種降低水的冰點的化學劑,使混凝土在負溫下仍處于液相狀態(tài),水化作用能繼續(xù)進行,從而使混凝土強度繼續(xù)增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉符合抗凍劑。
4.外部加熱法主要用于氣溫-10℃以下,而構(gòu)件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣,將熱量傳給混凝土,或直接對混凝土加熱,使混凝土處于正溫條件下正常硬化。
(1)火爐加熱,一般在較小的工地使用,方法簡單,但室內(nèi)溫度不高,比較干燥,且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化,影響質(zhì)量。
(2)蒸汽加熱。用蒸汽使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制,加熱溫度均勻。但因其需要專門的鍋爐設(shè)備,費用較高。且熱損失較大,勞動條件亦不理想。
(3)電加熱。將鋼筋作為電極,或?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面,便電能為熱能,以提高混凝土的溫度。次方法簡單方便,熱損失較少,易控制,不足之處是電能消耗大。
(4)紅外線加熱,以高溫電加熱或氣體紅外線發(fā)生器,對混凝土進行密封輻射加熱。
三、冬季混凝土施工技術(shù)措施
(一)冬季施工混凝土組成材料的要求:
骨料中不得有冰塊、雪團和有機物,應(yīng)清潔、級配良好、質(zhì)地堅硬。
水:采用可飲用的自來水;外加劑:選用防凍劑,防凍劑的作用機理是在規(guī)定的負溫下顯著降低混凝土的液相冰點,使混凝土在液態(tài)不結(jié)冰,保證水泥的水化作用,在一定的時間內(nèi)獲得預期的強度。
防凍劑應(yīng)通過技術(shù)鑒定,符合質(zhì)量標準,并經(jīng)實驗室試驗掌握其性能。
水泥:顯著活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥。
(二)冬季混凝土攪拌及運輸?shù)囊蠡炷恋臄嚢瑁?/strong>
混凝土攪拌選用加熱水的方法,80℃以上的熱水不得與水泥直接接觸,先將熱水與骨料拌合而后摻入水泥攪拌混凝土,以避免水泥假凝,混凝土攪拌的時間不得少于3分鐘。另外,必要時對攪拌機周圍進行防護并通暖保溫。
混凝土的養(yǎng)護:混凝土澆筑完成后馬上用塑料布覆蓋保持水份,同時在塑料布外側(cè)覆蓋保溫被進行保溫,保溫被的覆蓋應(yīng)整齊、嚴密,使混凝土溫度不至于下降過快,避免混凝土凍害的發(fā)生。
適當延長混凝土養(yǎng)護的時間,以不少于15天為宜。加做兩組混凝土同條件試塊放在現(xiàn)場環(huán)境中,以便隨時得到同條件下混凝土的抗壓強度。
(三)冬季混凝土測溫的要求混凝土的測溫工作:
在混凝土中埋設(shè)導線設(shè)專人進行測溫,包括大氣溫度、混凝土的出罐、入模溫度、混凝土內(nèi)部溫度,如有異常及時采取措施。
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